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Nell'ottobre del 1957, la notizia del lancio dello Sputnik 1 da parte dell'Unione Sovietica raggiunge la città di Coalwood, in West Virginia, dove la maggior parte dei residenti maschi lavora nelle miniere di carbone. Mentre gli abitanti della città si riuniscono fuori per vedere il satellite orbitare nel cielo, Homer Hickam è ispirato a costruire i suoi razzi per sfuggire alla noia di Coalwood. La sua famiglia e i suoi compagni di classe non reagiscono bene, soprattutto suo padre John, il sovrintendente della miniera, che vuole che Homer lo raggiunga in miniera.

Homer fa squadra con il matematico Quentin Wilson, che condivide l'interesse per l'ingegneria aerospaziale; con il supporto degli amici Roy Lee Cooke e Sherman O'Dell e della loro insegnante di scienze alla Big Creek High School, la signorina Freida J. Riley, i quattro costruiscono piccoli razzi. Sebbene i primi lanci non vadano a buon fine, i quattro sperimentano nuovi carburanti e progetti e alla fine hanno successo. Sebbene il giornale locale pubblichi un articolo sui ragazzi, questi vengono accusati di aver appiccato un incendio con un razzo vagante e vengono arrestati. Dopo che John è andato a prendere Homer, Roy Lee viene picchiato dal suo patrigno violento, Vernon. John interviene e salva Roy Lee, avvertendo Vernon che proteggerà Roy Lee come avrebbe fatto il suo defunto padre.

In seguito all'arresto, i ragazzi sono scoraggiati e abbandonano il razzo, distruggendo il loro sito di lancio. In un incidente minerario, John rimane ferito mentre soccorre altre persone e Ike Bykovsky (un operaio della miniera che aveva permesso a Homer di usare l'officina meccanica per fabbricare i componenti del razzo e che in seguito si era trasferito sottoterra per avere una paga migliore) rimane ucciso. Homer abbandona la scuola superiore per lavorare in miniera e provvedere al sostentamento della famiglia mentre il padre si riprende.

In seguito, Homer viene ispirato dalla signorina Riley a leggere un libro sulla scienza missilistica applicata, imparando a calcolare la traiettoria di un razzo. Con questo metodo, lui e Quentin individuano il razzo scomparso e dimostrano che non può aver causato l'incendio. I ragazzi presentano le loro scoperte alla signorina Riley e al preside della scuola, il signor Turner, che stabilisce che la causa è un razzo proveniente da un campo d'aviazione vicino. Homer torna a scuola grazie a un invito speciale; i ragazzi tornano al razzismo e vincono la fiera scientifica della scuola. Quando si presenta l'opportunità per uno di loro di partecipare alla Fiera Nazionale della Scienza di Indianapolis, scelgono Homer.

Il sindacato dei minatori sciopera contro la compagnia del carbone, facendo arrabbiare John. Mentre la famiglia sta cenando, Vernon spara in cucina ma manca John, che respinge i timori della sua famiglia, provocando un'accesa discussione con Homer. Con la chiusura delle miniere e il risentimento per le pressioni del padre, Homer esce di casa come una furia, giurando di non tornare mai più.

Alla fiera nazionale della scienza, l'esposizione di Homer è ben accolta e lui gode di popolarità e di un po' di visite turistiche. Durante la notte, qualcuno ruba il suo modello di razzo lavorato - l'ugello de Laval - e la sua foto autografata del Dr. Wernher von Braun. Homer fa una telefonata urgente a casa a sua madre Elsie, che implora John di porre fine allo sciopero in corso in modo che il signor Bolden, il sostituto di Bykovsky, possa utilizzare l'officina meccanica per costruire un ugello sostitutivo. John cede quando Elsie, stufa della sua mancanza di sostegno al figlio, minaccia di lasciarlo. Grazie al sostegno della città e ai pezzi di ricambio inviati rapidamente a Indianapolis in autobus, i ragazzi vincono il primo premio e Homer viene bombardato di offerte di borse di studio per il college. Si congratula anche con Von Braun in persona, pur non capendo l'identità del suo idolo.

Homer torna a Coalwood da eroe e fa visita alla signorina Riley, che sta morendo per un linfoma di Hodgkin. Al lancio del loro razzo più grande, il Miss Riley, John, che non ha mai partecipato a nessuno dei lanci, si presenta all'ultimo momento e ha l'onore di premere il pulsante di lancio. Il Miss Riley raggiunge un'altitudine di 9.100 metri, più alta della cima del Monte Everest. Mentre la città guarda il cielo, John mette lentamente la mano sulla spalla di Homer e sorride, dimostrando finalmente a Homer di essere orgoglioso di lui.

Un epilogo, utilizzando filmati casalinghi, rivela gli esiti reali delle vite dei personaggi principali.